JP2020190221A - Abnormality diagnosis device of reduction catalyst - Google Patents

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Abstract

To avoid an erroneous diagnosis of a reduction catalyst.SOLUTION: An abnormality diagnosis device 10 comprises: an SCR 5; an addition valve 6; a NOx sensor 14 for acquiring an upstream-side NOx amount; an addition amount acquisition part 22 for acquiring an addition amount of urea water on the basis of the upstream-side NOx amount; an NH3 sensor 15 for detecting an actual measurement slip amount of a NOx3 amount at a downstream side of the SCR 5; a virtual slip amount calculation part 23 for calculating a virtual slip amount being a virtual value of an NH3 amount at the downstream side of the SCR 5 by using a physical model of the SCR 5; and a diagnosis part 24 for diagnosing the presence or absence of an abnormality of the SCR 5 on the basis of the actual measurement slip amount and the virtual slip amount. The virtual slip amount calculation part 23 calculates a first virtual slip amount being the virtual slip amount by using a first model being a physical model which is set as a delayed rising type rather than the case that the physical model equivalent to an abnormal state of the SCR 5 in terms of a layout is used. When the first virtual slip amount is equal to an allowable threshold or larger, the diagnosis part 24 performs a diagnosis.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、還元触媒の異常診断装置に関する。 The present invention relates to an abnormality diagnostic device for a reduction catalyst.

従来の還元触媒の異常診断装置として、例えば特許文献1に記載の技術が知られている。特許文献1に記載の技術では、還元触媒の上流の排気ガスに含まれるNOx量に基づいて還元触媒のNH吸着量が推定され、このNH3吸着量が規定量以上であるときに、異常診断処理が実行される。 As a conventional reduction catalyst abnormality diagnostic device, for example, the technique described in Patent Document 1 is known. In the technique described in Patent Document 1, the estimated adsorbed NH 3 amount of the reduction catalyst based on the NOx amount contained in the exhaust gas upstream of the reduction catalyst, when the NH3 adsorption amount is specified amount or more, the abnormality diagnosis The process is executed.

特許6087866号公報Japanese Patent No. 6087866

この技術分野では、還元触媒の下流の排気ガスに含まれるNOx量又はNH量の実測値である実測スリップ量に着目し、還元触媒の異常の診断を行う場合がある。このような還元触媒の異常の診断を行う際、還元触媒の異常の誤診断を未然に回避するために、例えば還元触媒の物理モデルを用いて算出した仮想スリップ量を利用して、還元触媒が異常と診断され得る程度まで実測スリップ量が増加していることを適切に推定することが望まれる。 In the art, it focuses on the actual slip amount is a measured value of the NOx amount or NH 3 amount contained in the downstream of the exhaust gas of the reduction catalyst, there is a case where the diagnosis of abnormality of the reduction catalyst. When diagnosing such an abnormality of the reduction catalyst, in order to avoid erroneous diagnosis of the abnormality of the reduction catalyst, for example, the reduction catalyst uses a virtual slip amount calculated using a physical model of the reduction catalyst. It is desirable to appropriately estimate that the measured slip amount has increased to the extent that an abnormality can be diagnosed.

本発明は、還元触媒の異常の誤診断の回避を図ることを目的とする。 An object of the present invention is to avoid erroneous diagnosis of an abnormality of the reduction catalyst.

本発明の一態様に係る還元触媒の異常診断装置は、内燃機関の排気通路に設けられた還元触媒と、還元触媒の上流に設けられ、尿素水を添加する添加弁と、還元触媒の上流の排気ガスに含まれるNOx量である上流NOx量を取得する上流NOx量取得部と、上流NOx量に基づいて、尿素水の添加量を取得する添加量取得部と、還元触媒の下流の排気ガスに含まれるNOx量又はNH量の実測値である実測スリップ量を検出する実測スリップ量検出部と、少なくとも上流NOx量及び添加量を入力とする還元触媒の物理モデルを用いて、還元触媒の下流の排気ガスに含まれるNOx量又はNH量の仮想値である仮想スリップ量を算出する仮想スリップ量算出部と、実測スリップ量と仮想スリップ量とに基づいて、還元触媒の異常の有無の診断を行う診断部と、を備え、仮想スリップ量算出部は、還元触媒の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも遅延立上り型とされた物理モデルである第1モデルを用いて、診断部による診断の実行可否を判定するための仮想スリップ量である第1仮想スリップ量を算出し、診断部は、第1仮想スリップ量が所定の許可閾値以上である場合に、診断を実行する。 The reduction catalyst abnormality diagnostic apparatus according to one aspect of the present invention includes a reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine, an addition valve provided upstream of the reduction catalyst and adding urea water, and upstream of the reduction catalyst. An upstream NOx amount acquisition unit that acquires the upstream NOx amount, which is the amount of NOx contained in the exhaust gas, an addition amount acquisition unit that acquires the addition amount of urea water based on the upstream NOx amount, and an exhaust gas downstream of the reduction catalyst. the measured slip amount detecting section for detecting the actual slip amount is a measured value of the NOx amount or NH 3 amount contained in, using a physical model of the reduction catalyst that receives at least the upstream NOx amount and the amount, of the reduction catalyst a virtual slip amount calculating unit that calculates a virtual slip amount is a virtual value of the NOx amount or NH 3 amount contained in the downstream of the exhaust gas, based on the virtual slip amount and the measured slip amount, the abnormality presence or absence of the reduction catalyst A diagnostic unit that performs diagnosis and a virtual slip amount calculation unit are provided by using the first model, which is a physical model that is a delayed rise type compared to the case where a physical model that corresponds to the abnormal state of the reduction catalyst by design is used. , The first virtual slip amount, which is a virtual slip amount for determining whether or not the diagnosis can be executed by the diagnosis unit, is calculated, and the diagnosis unit executes the diagnosis when the first virtual slip amount is equal to or more than a predetermined permission threshold. To do.

本発明の一態様に係る還元触媒の異常診断装置では、第1仮想スリップ量が所定の許可閾値以上である場合に、診断部により診断が実行される。第1仮想スリップ量は、還元触媒の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも遅延立上り型とされた物理モデルである第1モデルを用いて算出されている。よって、例えば還元触媒の異常状態において実測スリップ量が立ち上がるときに、診断の実行可否を判定するための第1仮想スリップ量が所定の許可閾値以上となっていれば、還元触媒が異常と診断され得る程度まで実測スリップ量がすでに増加しているものと想定することができる。その結果、還元触媒の異常の誤診断の回避を図ることができる。 In the reduction catalyst abnormality diagnostic apparatus according to one aspect of the present invention, the diagnosis unit executes the diagnosis when the first virtual slip amount is equal to or higher than a predetermined permission threshold value. The first virtual slip amount is calculated by using the first model, which is a physical model that is a delayed rising type, as compared with the case where a physical model corresponding to the abnormal state of the reduction catalyst is used by design. Therefore, for example, when the measured slip amount rises in an abnormal state of the reduction catalyst, if the first virtual slip amount for determining whether or not the diagnosis can be executed is equal to or more than a predetermined permission threshold value, the reduction catalyst is diagnosed as abnormal. It can be assumed that the measured slip amount has already increased to the extent that it can be obtained. As a result, it is possible to avoid erroneous diagnosis of the abnormality of the reduction catalyst.

一実施形態では、第1モデルは、同一の入力に対する仮想スリップ量のインパルス応答波形の比較において、還元触媒の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりもピークが高く且つ半値幅が小さいインパルス応答波形となるような物理モデルであってもよい。この場合、還元触媒の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも第1仮想スリップ量の立ち上がりが遅くなると共に、遅れて立ち上がった後のピークが高くなるようなシャープなピーク特性とすることができる。よって、遅延立上り型として好適な第1モデルを用いることができる。 In one embodiment, the first model has a higher peak and a smaller full width at half maximum than when a physical model corresponding to the abnormal state of the reduction catalyst is used in comparing the impulse response waveforms of the virtual slip amount for the same input. It may be a physical model that produces an impulse response waveform. In this case, the rise of the first virtual slip amount is slower than when the physical model corresponding to the abnormal state of the reduction catalyst is used by design, and the peak characteristic is sharp so that the peak after the rise is delayed. be able to. Therefore, a first model suitable for the delayed rising type can be used.

一実施形態では、第1モデルは、還元触媒の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、触媒段数が多い物理モデルであってもよい。この場合、触媒段数の増加分に応じて、第1仮想スリップ量の立ち上がりを遅らせることができる。 In one embodiment, the first model may be a physical model having a larger number of catalyst stages than a physical model that corresponds in design to the abnormal state of the reduction catalyst. In this case, the rise of the first virtual slip amount can be delayed according to the increase in the number of catalyst stages.

一実施形態では、第1モデルは、還元触媒の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、仮想スリップ量のスリップ速度が大きい物理モデルであってもよい。この場合、仮想スリップ量のスリップ速度の増加分に応じて、遅らせた立ち上がり後の第1仮想スリップ量を増加させ易くなる。 In one embodiment, the first model may be a physical model in which the slip speed of the virtual slip amount is larger than the physical model that corresponds in design to the abnormal state of the reduction catalyst. In this case, it becomes easy to increase the first virtual slip amount after the delayed rise according to the increase in the slip speed of the virtual slip amount.

一実施形態では、仮想スリップ量算出部は、還元触媒の正常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも早期立上り型とされた物理モデルである第2モデルを用いて、診断部による診断を一時停止させるための仮想スリップ量である第2仮想スリップ量を算出し、診断部は、第1仮想スリップ量が許可閾値以上であって、且つ、第2仮想スリップ量が所定の停止閾値以上である場合に、診断を一時的に停止してもよい。この場合、第2仮想スリップ量が所定の停止閾値以上である場合に、診断部により診断が一時的に停止される。第2仮想スリップ量は、還元触媒の正常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも早期立上り型とされた物理モデルである第2モデルを用いて算出されている。よって、例えば還元触媒の正常状態においても実測スリップ量が発生するときに、診断を一時停止させるための第2仮想スリップ量が所定の停止閾値以上となっていれば、第1仮想スリップ量が許可閾値以上であったとしても、当該実測スリップ量の増加は還元触媒の異常に起因する増加ではないとして診断を一時的に停止することができる。その結果、還元触媒の異常の誤診断の回避を、より精度良く図ることができる。 In one embodiment, the virtual slip amount calculation unit makes a diagnosis by the diagnostic unit using a second model, which is a physical model that rises earlier than when a physical model that corresponds to the normal state of the reduction catalyst in design is used. The second virtual slip amount, which is the virtual slip amount for suspending, is calculated, and the diagnostic unit determines that the first virtual slip amount is equal to or greater than the permission threshold and the second virtual slip amount is equal to or greater than the predetermined stop threshold. If this is the case, the diagnosis may be temporarily stopped. In this case, when the second virtual slip amount is equal to or greater than a predetermined stop threshold value, the diagnosis unit temporarily stops the diagnosis. The second virtual slip amount is calculated by using a second model, which is a physical model that rises earlier than when a physical model that corresponds to the normal state of the reduction catalyst in design is used. Therefore, for example, when the actually measured slip amount occurs even in the normal state of the reduction catalyst, if the second virtual slip amount for suspending the diagnosis is equal to or more than the predetermined stop threshold value, the first virtual slip amount is permitted. Even if it is equal to or higher than the threshold value, the diagnosis can be temporarily stopped because the increase in the measured slip amount is not due to an abnormality in the reduction catalyst. As a result, it is possible to avoid erroneous diagnosis of the abnormality of the reduction catalyst more accurately.

本発明によれば、還元触媒の異常の誤診断の回避が図られる。 According to the present invention, it is possible to avoid erroneous diagnosis of an abnormality of the reduction catalyst.

実施形態に係る還元触媒の異常診断装置を示す概略構成図である。It is a schematic block diagram which shows the abnormality diagnosis apparatus of the reduction catalyst which concerns on embodiment. 図1のECUに関する構成のブロック図である。It is a block diagram of the structure about the ECU of FIG. 物理モデルのNHスリップ速度の設定例を示す図である。It is a diagram illustrating a setting example of the NH 3 slip speed of the physical model. 第1仮想スリップ量を例示するタイミングチャートである。It is a timing chart which illustrates the 1st virtual slip amount. 第2仮想スリップ量を例示するタイミングチャートである。It is a timing chart which illustrates the 2nd virtual slip amount. 図1のECUによる還元触媒診断処理を例示するフローチャートである。It is a flowchart which illustrates the reduction catalyst diagnosis process by the ECU of FIG.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、図面において、同一または同等の要素には同じ符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. In the drawings, the same or equivalent elements are designated by the same reference numerals, and duplicate description will be omitted.

[還元触媒の異常診断装置の構成]
図1は、実施形態に係る還元触媒の異常診断装置を示す概略構成図である。図1において、還元触媒の異常診断装置10は、ディーゼルエンジン(内燃機関)1に設けられた還元触媒の異常の有無を診断する装置であり、例えば車両に搭載されている。ディーゼルエンジン1は、吸気通路2と、排気通路3と、燃焼室に燃料を噴射するインジェクタ(図示省略)とを有している。ディーゼルエンジン1では、排気通路3に設けられた各触媒により、ディーゼルエンジン1から排出される排気ガスが浄化される。
[Configuration of reduction catalyst abnormality diagnostic device]
FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing an abnormality diagnosis device for a reduction catalyst according to an embodiment. In FIG. 1, the reduction catalyst abnormality diagnosis device 10 is a device provided in the diesel engine (internal combustion engine) 1 for diagnosing the presence or absence of an abnormality in the reduction catalyst, and is mounted on, for example, a vehicle. The diesel engine 1 has an intake passage 2, an exhaust passage 3, and an injector (not shown) that injects fuel into a combustion chamber. In the diesel engine 1, the exhaust gas discharged from the diesel engine 1 is purified by each catalyst provided in the exhaust passage 3.

還元触媒の異常診断装置10は、触媒として、排気通路3に設けられたディーゼル排気微粒子除去フィルタ(微粒子フィルタ)[DPF:Diesel Particulate Filter]4と選択還元触媒[SCR:Selective Catalytic Reduction](還元触媒)5とを備えている。DPF4は、排気通路3におけるSCR5の上流に設けられている。DPF4は、排気ガスに含まれる粒子状物質[PM:Particulate Matter]を捕集することで、排気ガスからPMを取り除く。SCR5は、排気ガスに含まれるNOxを還元して浄化する。 The reduction catalyst abnormality diagnosis device 10 includes a diesel exhaust particulate filter (particulate filter) [DPF: Diesel Particulate Filter] 4 and a selective reduction catalyst [SCR: Selective Catalytic Reduction] (reduction catalyst) provided in the exhaust passage 3 as catalysts. ) 5 and. The DPF 4 is provided upstream of the SCR 5 in the exhaust passage 3. DPF4 removes PM from the exhaust gas by collecting particulate matter [PM: Particulate Matter] contained in the exhaust gas. SCR5 reduces and purifies NOx contained in the exhaust gas.

還元触媒の異常診断装置10は、排気通路3におけるSCR5の上流側、具体的にはDPF4とSCR5との間の排気通路3に配設された添加弁6を備えている。添加弁6は、供給管を介して尿素水タンクと接続され(図示省略)、SCR5に尿素水を添加する。添加弁6により尿素水がSCR5に添加されると、尿素水がNHとなってSCR5に吸着され、そのNHが排気ガス中のNOxと反応することで、NOxが還元される。 The reduction catalyst abnormality diagnosis device 10 includes an addition valve 6 arranged on the upstream side of the SCR 5 in the exhaust passage 3, specifically, in the exhaust passage 3 between the DPF 4 and the SCR 5. The addition valve 6 is connected to the urea water tank via a supply pipe (not shown), and adds urea water to the SCR5. When urea water is added to SCR 5 by the addition valve 6, the urea water becomes NH 3 and is adsorbed on SCR 5, and the NH 3 reacts with NOx in the exhaust gas to reduce NOx.

SCR5に吸着可能なNHの量には、上限がある。例えば、その上限に対して過剰な量のNHがSCR5に供給されると、SCR5に吸着されなかったNHがSCR5から流出(スリップ)する場合がある。 There is an upper limit to the amount of NH 3 that can be adsorbed on SCR5. For example, if an excessive amount of NH 3 is supplied to the SCR 5 with respect to the upper limit, the NH 3 not adsorbed by the SCR 5 may flow out (slip) from the SCR 5.

SCR5には、SCR5の浄化性能及び吸着性能に関し、正常状態と異常状態とを有する。SCR5の正常状態とは、例えば、SCR5の下流側のNOx濃度が法令による排気ガス規制を満たす程度にSCR5の浄化性能及び吸着性能が保たれている状態を意味する。SCR5の異常状態とは、例えば、SCR5の下流側のNOx濃度が法令による排気ガス規制を満たさないおそれがある程度にSCR5の浄化性能及び吸着性能が劣化した状態を意味する。SCR5の異常状態においては、SCR5の正常状態と比べて吸着可能なNHの量が低下し、NHのスリップ量が増加し易くなる。 The SCR5 has a normal state and an abnormal state with respect to the purification performance and the adsorption performance of the SCR5. The normal state of SCR5 means, for example, a state in which the purification performance and adsorption performance of SCR5 are maintained to such an extent that the NOx concentration on the downstream side of SCR5 satisfies the exhaust gas regulation by law. The abnormal state of SCR5 means, for example, a state in which the purification performance and adsorption performance of SCR5 have deteriorated to some extent that the NOx concentration on the downstream side of SCR5 may not satisfy the exhaust gas regulation by law. In the abnormal state of SCR5, the amount of NH 3 that can be adsorbed decreases and the slip amount of NH 3 tends to increase as compared with the normal state of SCR5.

図2は、図1のECUに関する構成のブロック図である。図1及び図2に示されるように、還元触媒の異常診断装置10は、吸気量センサ11と、エンジン状態センサ12と、排気温度センサ13と、NOxセンサ(上流NOx量取得部)14と、NHセンサ(実測スリップ量検出部)15と、ECU[Electronic Control Unit]20と、を備えている。ECU20には、上記各センサ11〜15、及び、添加弁6が接続されている。 FIG. 2 is a block diagram of the configuration of the ECU of FIG. As shown in FIGS. 1 and 2, the reduction catalyst abnormality diagnosis device 10 includes an intake amount sensor 11, an engine state sensor 12, an exhaust temperature sensor 13, a NOx sensor (upstream NOx amount acquisition unit) 14, and It is equipped with an NH 3 sensor (measured slip amount detection unit) 15 and an ECU [Electronic Control Unit] 20. The sensors 11 to 15 and the addition valve 6 are connected to the ECU 20.

吸気量センサ11は、例えばディーゼルエンジン1の吸気通路2に設けられ、ディーゼルエンジン1の吸入空気量を検出する検出器である。吸気量センサ11は、検出した吸入空気量の検出信号をECU20に送信する。 The intake air amount sensor 11 is, for example, a detector provided in the intake air passage 2 of the diesel engine 1 and detecting the intake air amount of the diesel engine 1. The intake air amount sensor 11 transmits a detection signal of the detected intake air amount to the ECU 20.

エンジン状態センサ12は、エンジン状態を取得するためのセンサである。エンジン状態センサ12は、例えば、ディーゼルエンジン1の回転数(以下、エンジン回転数という)、ディーゼルエンジン1の負荷等を検出する検出器である。エンジン状態センサ12は、検出したエンジン状態に関する検出信号をECU20に送信する。 The engine state sensor 12 is a sensor for acquiring the engine state. The engine state sensor 12 is, for example, a detector that detects the rotation speed of the diesel engine 1 (hereinafter referred to as the engine rotation speed), the load of the diesel engine 1, and the like. The engine state sensor 12 transmits a detection signal regarding the detected engine state to the ECU 20.

排気温度センサ13は、排気通路3におけるDPF4とSCR5との間の排気ガスの温度(入口温度)を排気温度として検出する検出器である。排気温度センサ13は、検出した排気温度の検出信号をECU20に送信する。 The exhaust temperature sensor 13 is a detector that detects the temperature (inlet temperature) of the exhaust gas between the DPF 4 and the SCR 5 in the exhaust passage 3 as the exhaust temperature. The exhaust temperature sensor 13 transmits the detected exhaust temperature detection signal to the ECU 20.

NOxセンサ14は、排気通路3におけるDPF4とSCR5との間の排気ガスの上流NOx濃度を検出する検出器である。上流NOx濃度は、SCR5の上流の排気ガスに含まれるNOx濃度(NOx量)である。NOxセンサ14は、検出した上流NOx濃度の検出信号をECU20に送信する。 The NOx sensor 14 is a detector that detects the upstream NOx concentration of the exhaust gas between the DPF 4 and the SCR 5 in the exhaust passage 3. The upstream NOx concentration is the NOx concentration (NOx amount) contained in the exhaust gas upstream of the SCR5. The NOx sensor 14 transmits a detection signal of the detected upstream NOx concentration to the ECU 20.

NHセンサ15は、排気通路3におけるSCR5の下流の排気ガスのNH濃度を検出する検出器である。ここでのNH濃度は、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNH濃度(NH量)の実測値である実測スリップ量である。NHセンサ15は、検出した実測スリップ量の検出信号をECU20に送信する。 The NH 3 sensor 15 is a detector that detects the NH 3 concentration of the exhaust gas downstream of the SCR 5 in the exhaust passage 3. The NH 3 concentration here is an actually measured slip amount which is an actually measured value of the NH 3 concentration (NH 3 amount) contained in the exhaust gas downstream of the SCR5. The NH 3 sensor 15 transmits a detection signal of the detected actual slip amount to the ECU 20.

ECU20は、CPU[Central Processing Unit]、ROM[Read Only Memory]、RAM[Random Access Memory]、CAN[Controller Area Network]通信回路等を有する電子制御ユニットである。ECU20では、ROMに記憶されているプログラムをRAMにロードし、RAMにロードされたプログラムをCPUで実行することにより各種の機能を実現する。ECU20は、複数の電子制御ユニットから構成されていてもよい。 The ECU 20 is an electronic control unit having a CPU [Central Processing Unit], a ROM [Read Only Memory], a RAM [Random Access Memory], a CAN [Controller Area Network] communication circuit, and the like. In the ECU 20, various functions are realized by loading the program stored in the ROM into the RAM and executing the program loaded in the RAM in the CPU. The ECU 20 may be composed of a plurality of electronic control units.

ECU20は、機能的構成として、エンジン状態取得部21と、添加量取得部22と、仮想スリップ量算出部23と、診断部24と、を有している。 The ECU 20 has an engine state acquisition unit 21, an addition amount acquisition unit 22, a virtual slip amount calculation unit 23, and a diagnosis unit 24 as functional configurations.

エンジン状態取得部21は、吸気量センサ11、エンジン状態センサ12、排気温度センサ13、NOxセンサ14、及びNHセンサ15の検出信号に基づいて、各種エンジン状態を取得する。 The engine state acquisition unit 21 acquires various engine states based on the detection signals of the intake air amount sensor 11, the engine state sensor 12, the exhaust temperature sensor 13, the NOx sensor 14, and the NH 3 sensor 15.

エンジン状態取得部21は、排気温度センサ13の検出信号に基づいて、排気通路3におけるDPF4とSCR5との間の排気温度をSCR5の温度として取得する。あるいは、エンジン状態取得部21は、エンジン回転数と負荷とから燃料噴射量を算出し、燃料噴射量と吸入空気量とからSCR5の推定温度を取得してもよい。この場合、排気温度センサ13が省略されてもよい。 The engine state acquisition unit 21 acquires the exhaust temperature between the DPF 4 and the SCR 5 in the exhaust passage 3 as the temperature of the SCR 5 based on the detection signal of the exhaust temperature sensor 13. Alternatively, the engine state acquisition unit 21 may calculate the fuel injection amount from the engine speed and the load, and acquire the estimated temperature of the SCR 5 from the fuel injection amount and the intake air amount. In this case, the exhaust temperature sensor 13 may be omitted.

エンジン状態取得部21は、NOxセンサ14の検出信号に基づいて、上流NOx濃度を取得する。あるいは、エンジン状態取得部21は、エンジン回転数と負荷とから燃料噴射量を算出し、燃料噴射量と吸入空気量とから上流NOx濃度の推定値をエンジン状態として取得してもよい。この場合、エンジン状態取得部21が上流NOx量取得部として機能し、NOxセンサ14が省略されてもよい。 The engine state acquisition unit 21 acquires the upstream NOx concentration based on the detection signal of the NOx sensor 14. Alternatively, the engine state acquisition unit 21 may calculate the fuel injection amount from the engine rotation speed and the load, and acquire the estimated value of the upstream NOx concentration from the fuel injection amount and the intake air amount as the engine state. In this case, the engine state acquisition unit 21 may function as the upstream NOx amount acquisition unit, and the NOx sensor 14 may be omitted.

エンジン状態取得部21は、NHセンサ15の検出信号に基づいて、NHの実測スリップ量を取得する。NHの実測スリップ量は、後述のSCR5の異常の有無の診断に用いられる。 The engine state acquisition unit 21 acquires the measured slip amount of NH 3 based on the detection signal of the NH 3 sensor 15. The measured slip amount of NH 3 is used for diagnosing the presence or absence of an abnormality in SCR 5, which will be described later.

添加量取得部22は、上流NOx濃度に基づいて、添加弁6による尿素水の添加量を取得する。添加量取得部22は、例えば、取得した上流NOx濃度又は推定した上流NOx濃度に応じて、SCR5の上流の排気ガスに含まれるNOxの浄化に必要な尿素水の添加量を取得する。添加量取得部22は、SCR5に対するNH吸着量の維持に必要な予め設定された尿素水の添加量を取得してもよい。添加量は、例えば、NOxセンサ14で検出されたNOx濃度のNOxを全て浄化するために必要となるNHの量に対応する量であってもよい。添加量取得部22は、取得した尿素水の添加量で、所定の添加タイミングにて添加弁6に尿素水を添加させる。 The addition amount acquisition unit 22 acquires the addition amount of urea water by the addition valve 6 based on the upstream NOx concentration. The addition amount acquisition unit 22 acquires, for example, the addition amount of urea water necessary for purifying NOx contained in the exhaust gas upstream of the SCR5 according to the acquired upstream NOx concentration or the estimated upstream NOx concentration. The addition amount acquisition unit 22 may acquire a preset addition amount of urea water necessary for maintaining the NH 3 adsorption amount with respect to SCR5. The amount of addition may be, for example, an amount corresponding to the amount of NH 3 required to purify all NOx having a NOx concentration detected by the NOx sensor 14. The addition amount acquisition unit 22 causes the addition valve 6 to add urea water at a predetermined addition timing based on the acquired urea water addition amount.

仮想スリップ量算出部23は、少なくとも上流NOx量及び添加量を入力とするSCR5の物理モデルを用いて、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNH量(ここではNH濃度)の仮想値である仮想スリップ量を算出する。仮想スリップ量算出部23は、例えば、SCR5の物理モデルを用いた公知の演算手法に準じて、上流NOx量、添加量、及びSCR5の温度を入力として、SCR5におけるNOx還元反応に伴うNHの収支と、SCR5におけるNH吸着量の上限値とから、NHの仮想吸着量及び仮想スリップ量を算出する。ここでのNHの仮想吸着量及び仮想スリップ量は、例えば後述の診断部24による診断の実行可否を判定する等のために、一般的なSCR5の設計仕様に則った物理モデルとは異なった物理モデルを用いることにより、実際のNHの吸着量及びスリップ量の近似値とは意図的に異ならせて算出されるものである。 Virtual slip amount calculating section 23, at least the upstream NOx amount and the amount using SCR5 of the physical model to the input, the virtual value of the amount NH 3 contained in the downstream of the exhaust gas SCR5 (here NH 3 concentration) Calculate a certain virtual slip amount. The virtual slip amount calculation unit 23 receives, for example, the upstream NOx amount, the addition amount, and the temperature of the SCR5 as inputs according to a known calculation method using the physical model of the SCR5, and the NH 3 associated with the NOx reduction reaction in the SCR5. The virtual adsorption amount and virtual slip amount of NH 3 are calculated from the balance and the upper limit value of the NH 3 adsorption amount in SCR5. The virtual adsorption amount and virtual slip amount of NH 3 here are different from the physical model conforming to the general design specifications of SCR5 in order to determine, for example, whether or not the diagnosis can be performed by the diagnosis unit 24 described later. By using a physical model, it is calculated by intentionally making it different from the approximate values of the actual adsorption amount and slip amount of NH 3 .

SCR5の設計仕様に則った物理モデルとは、実物のSCR5の特性と同様の特性を示すようにモデル設計上のパラメータが決定されたSCR5の物理モデルを意味する。SCR5の特性としては、例えば入力として上流NOx量及びSCR5の温度を一定とした場合の添加量の一定の変化(以下、単に「添加量変化入力」と記す)に対する、NHスリップ量の立上がり応答及び当該立上がり後のピークが挙げられる。 The physical model according to the design specifications of the SCR5 means a physical model of the SCR5 in which the parameters in the model design are determined so as to show the same characteristics as the characteristics of the actual SCR5. The characteristics of SCR5, for example, for the amount of a constant change in the case where the temperature of the upstream NOx amount and SCR5 constant as the input (hereinafter, simply referred to as "amount-varying input"), the rise of the NH 3 slip response And the peak after the rise is mentioned.

SCR5の設計仕様に則った物理モデルとしては、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルと、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルと、が挙げられる。SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルとは、例えば新品状態あるいは法規上正常な劣化の範疇とされる状態(例えば4キロマイル又は120キロマイル走行相当劣化品)の実物のSCR5の特性と同様の特性を示すように、モデル設計上のパラメータが決定されたSCR5の物理モデルを意味する。SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルとは、例えば故障レベルの劣化促進耐久運転等により異常状態を作り出された実物のSCR5の特性と同様の特性を示すように、モデル設計上のパラメータが決定されたSCR5の物理モデルを意味する。 Examples of the physical model conforming to the design specifications of the SCR 5 include a physical model that corresponds to the normal state of the SCR 5 by design and a physical model that corresponds to the abnormal state of the SCR 5 by design. The physical model that corresponds to the normal state of SCR5 by design is the same as the characteristics of the actual SCR5, for example, in a new state or a state that is in the category of normal deterioration by law (for example, a deteriorated product equivalent to running 4 km or 120 km). It means a physical model of SCR5 in which parameters for model design are determined so as to show characteristics. The physical model that corresponds to the abnormal state of SCR5 by design is a model design parameter that shows the same characteristics as the actual SCR5 whose abnormal state is created by, for example, deterioration acceleration endurance operation at the failure level. It means the determined physical model of SCR5.

仮想スリップ量算出部23は、SCR5の物理モデルとして第1モデルを用いて、上流NOx量、添加量、及びSCR5の温度を入力として、診断部24による診断の実行可否を判定するための仮想スリップ量である第1仮想スリップ量を算出する。 The virtual slip amount calculation unit 23 uses the first model as the physical model of the SCR5, inputs the upstream NOx amount, the addition amount, and the temperature of the SCR5, and determines whether or not the diagnosis can be executed by the diagnosis unit 24. The first virtual slip amount, which is an amount, is calculated.

第1モデルは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも遅延立上り型とされた物理モデルである。遅延立上り型とは、第1仮想スリップ量の方が、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルでの仮想スリップ量(以下、単に「異常仮想スリップ量」と記す)よりも、同一の添加量変化入力に対して遅れて立ち上がるような立上がり応答の特性を意味する。第1モデルは、遅延立上り型に加えて、第1仮想スリップ量の方が異常仮想スリップ量よりも同一の添加量変化入力に対して遅れて立ち上がった後のピークが高くなるようなシャープなピーク特性とされた物理モデルであってもよい。 The first model is a physical model that is a delayed rising type as compared with the case where a physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 is used by design. In the delayed rising type, the first virtual slip amount is added in the same amount as the virtual slip amount in the physical model (hereinafter, simply referred to as "abnormal virtual slip amount") corresponding to the abnormal state of SCR5 by design. It means the characteristic of the rise response such that the rise is delayed with respect to the amount change input. In the first model, in addition to the delayed rising type, the sharp peak in which the first virtual slip amount rises later than the abnormal virtual slip amount with respect to the same addition amount change input is higher. It may be a characteristic physical model.

一例として、第1モデルは、同一の添加量変化入力に対する仮想スリップ量のインパルス応答波形の比較において、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりもピークが高く且つ半値幅が小さいインパルス応答波形となるような物理モデルであってもよい。 As an example, in the comparison of the impulse response waveforms of the virtual slip amount for the same addition amount change input, the first model has a higher peak and a smaller half width than the case of using a physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 by design. It may be a physical model that produces an impulse response waveform.

このような特性とするために、具体的には、第1モデルは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、触媒段数が多い物理モデルであってもよい。例えば、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルにおける触媒段数が1段である場合には、第1モデルの触媒段数は、例えば2段とすることができる。なお、第1モデルの触媒段数は、2段以上であってもよい。 In order to obtain such characteristics, specifically, the first model may be a physical model having a larger number of catalyst stages than a physical model that corresponds to the abnormal state of SCR5 by design. For example, when the number of catalyst stages in the physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 in design is one, the number of catalyst stages in the first model can be, for example, two. The number of catalyst stages in the first model may be two or more.

また、具体的には、第1モデルは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、NHスリップ速度(仮想スリップ量のスリップ速度)が大きい物理モデルであってもよい。図3は、物理モデルのNHスリップ速度の設定例を示す図である。図3に示されるように、SCR5の温度が一定で比較した場合、NH吸着量が大きいほどNHスリップ速度が大きくなる。図3において、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルのNHスリップ速度が、例えば曲線L1で表される場合、第1モデルのNHスリップ速度は、曲線L2で表されるものであってもよい。第1モデルのNHスリップ速度は、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルのNHスリップ速度の略2倍であってもよい。なお、第1モデルの触媒段数が2段以上である場合には、第1モデルのNHスリップ速度は、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルのNHスリップ速度の2倍以上であってもよい。 Specifically, the first model may be a physical model in which the NH 3 slip speed (slip speed of the virtual slip amount) is larger than the physical model that corresponds to the abnormal state of SCR5 in design. FIG. 3 is a diagram showing a setting example of the NH 3 slip speed of the physical model. As shown in FIG. 3, when the temperature of SCR5 is constant and compared, the larger the amount of NH 3 adsorbed, the higher the NH 3 slip velocity. In FIG. 3, when the NH 3 slip velocity of the physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 by design is represented by, for example, the curve L1, the NH 3 slip velocity of the first model is represented by the curve L2. You may. The NH 3 slip speed of the first model may be approximately twice the NH 3 slip speed of the physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 by design. When the number of catalyst stages of the first model is two or more, the NH 3 slip speed of the first model is more than twice the NH 3 slip speed of the physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 by design. You may.

図4は、第1仮想スリップ量を例示するタイミングチャートである。図4には、同一の添加量変化入力に対して、第1仮想スリップ量SLが実線で示されており、異常仮想スリップ量SLMALが破線で示されている。図4に示されるように、第1モデルを用いることで、異常仮想スリップ量SLMALと比べて、第1仮想スリップ量SLの波形を、上述したような遅延立上り型に加えてシャープなピーク特性とすることができる。よって、例えば、診断の実行可否を判定するための第1仮想スリップ量SLの閾値である許可閾値THを、第1仮想スリップ量SLが増加したシャープなピーク部分の第1仮想スリップ量SLの値で適宜設定することにより、例えば実物のSCR5の異常状態において実測スリップ量が立ち上がるときに、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上となっていれば、SCR5が異常と診断され得る程度まで実測スリップ量がすでに増加しているものと想定することができる。 FIG. 4 is a timing chart illustrating the first virtual slip amount. In FIG. 4, the first virtual slip amount SL 1 is shown by a solid line and the abnormal virtual slip amount SL MAL is shown by a broken line for the same addition amount change input. As shown in FIG. 4, by using the first model, the waveform of the first virtual slip amount SL 1 is sharpened in addition to the delayed rising type as described above, as compared with the abnormal virtual slip amount SL MAL. It can be a characteristic. Therefore, for example, the permission threshold TH 1 , which is the threshold of the first virtual slip amount SL 1 for determining whether or not the diagnosis can be executed, is set to the first virtual slip amount of the sharp peak portion in which the first virtual slip amount SL 1 is increased. By appropriately setting the value of SL 1 , for example, when the measured slip amount rises in the abnormal state of the actual SCR 5, if the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 , the SCR 5 is regarded as abnormal. It can be assumed that the measured slip amount has already increased to the extent that it can be diagnosed.

仮想スリップ量算出部23は、SCR5の物理モデルとして第2モデルを用いて、上流NOx量、添加量、及びSCR5の温度を入力として、診断部24による診断を一時停止させるための仮想スリップ量である第2仮想スリップ量を算出する。 The virtual slip amount calculation unit 23 uses the second model as the physical model of the SCR5, and inputs the upstream NOx amount, the addition amount, and the temperature of the SCR5 as the virtual slip amount for suspending the diagnosis by the diagnosis unit 24. A certain second virtual slip amount is calculated.

第2モデルは、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも早期立上り型とされた物理モデルである。早期立上り型とは、第2仮想スリップ量の方が、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルでの仮想スリップ量(以下、単に「正常仮想スリップ量」と記す)よりも、同一の添加量変化入力に対して早期に立ち上がるような立上がり応答の特性を意味する。第2モデルは、早期立上り型に加えて、第2仮想スリップ量の方が正常仮想スリップ量よりも同一の添加量変化入力に対して早期に立ち上がった後のピークが低くなだらかになるようなブロードなピーク特性とされた物理モデルであってもよい。 The second model is a physical model that rises earlier than when a physical model that corresponds to the normal state of SCR5 by design is used. In the early rise type, the second virtual slip amount is added in the same amount as the virtual slip amount in the physical model (hereinafter, simply referred to as "normal virtual slip amount") corresponding to the normal state of SCR5 by design. It means the characteristic of the rise response that rises early in response to the quantity change input. In the second model, in addition to the early rise type, the second virtual slip amount is broader than the normal virtual slip amount so that the peak after early rise is low and gentle with respect to the same addition amount change input. It may be a physical model with various peak characteristics.

一例として、第2モデルは、同一の添加量変化入力に対する仮想スリップ量のインパルス応答波形の比較において、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりもピークが低く且つ半値幅が大きいインパルス応答波形となるような物理モデルであってもよい。 As an example, in the comparison of the impulse response waveforms of the virtual slip amount for the same addition amount change input, the second model has a lower peak and a larger half-value width than the case of using the physical model corresponding to the normal state of SCR5 by design. It may be a physical model that produces an impulse response waveform.

このような特性とするために、具体的には、第2モデルは、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルと同じ触媒段数の物理モデルであって、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルよりも、NHスリップ速度が小さい物理モデルであってもよい。例えば、図3に示されるように、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルのNHスリップ速度が、例えば曲線L3で表される場合、第2モデルのNHスリップ速度は、曲線L4で表されるものであってもよい。第2モデルのNHスリップ速度は、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルのNHスリップ速度の略半分であってもよい。なお、上述のように、SCR5の異常状態においては、SCR5の正常状態と比べて吸着可能なNHの量が低下してNHのスリップ量が増加し易くなることから、第1モデルのNHスリップ速度と第2モデルのNHスリップ速度とは、互いに特性が異なっている。より詳しくは、SCR5の温度が一定で比較した場合、曲線L1で表される第1モデルのNHスリップ速度は、曲線L3で表される第2モデルのNHスリップ速度よりも、大きい値となっている。 In order to obtain such characteristics, specifically, the second model is a physical model having the same number of catalyst stages as the physical model that corresponds to the normal state of SCR5 by design, and corresponds to the normal state of SCR5 by design. than the physical model may be NH 3 physical slip speed is smaller models. For example, as shown in FIG. 3, when the NH 3 slip velocity of the physical model corresponding to the normal state of SCR5 by design is represented by, for example, the curve L3, the NH 3 slip velocity of the second model is represented by the curve L4. It may be represented. The NH 3 slip speed of the second model may be approximately half the NH 3 slip speed of the physical model that corresponds in design to the normal state of SCR5. As described above, in the abnormal state of SCR5, the amount of NH 3 that can be adsorbed decreases and the slip amount of NH 3 tends to increase as compared with the normal state of SCR5. Therefore, the NH of the first model The characteristics of the 3- slip speed and the NH 3- slip speed of the second model are different from each other. More specifically, when the temperature of SCR5 is constant and compared, the NH 3 slip velocity of the first model represented by the curve L1 is larger than the NH 3 slip velocity of the second model represented by the curve L3. It has become.

図5は、第2仮想スリップ量を例示するタイミングチャートである。図5には、同一の添加量変化入力に対して、第2仮想スリップ量SLが実線で示されており、正常仮想スリップ量SLNRMが破線で示されている。図5に示されるように、第2モデルを用いることで、正常仮想スリップ量SLNRMと比べて、第2仮想スリップ量SLの波形を、上述したような早期立上り型に加えてブロードなピーク特性とすることができる。よって、例えば、診断を一時停止させるための第2仮想スリップ量SLの閾値である停止閾値THを、第2仮想スリップ量SLが増加したブロードなピーク部分の第2仮想スリップ量SLの値で適宜設定することにより、例えばSCR5の正常状態においても実測スリップ量が発生するときに第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH以上となっていれば、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であったとしても、当該実測スリップ量の増加はSCR5の異常に起因する増加ではない(つまり、正常なSCR5でもスリップが生じるため異常ではない)として診断を一時的に停止することができる。 FIG. 5 is a timing chart illustrating the second virtual slip amount. In FIG. 5, the second virtual slip amount SL 2 is shown by a solid line and the normal virtual slip amount SL NRM is shown by a broken line for the same addition amount change input. As shown in FIG. 5, by using the second model, the waveform of the second virtual slip amount SL 2 is increased to the broad peak in addition to the early rising type as described above, as compared with the normal virtual slip amount SL NRM. It can be a characteristic. Thus, for example, the stop threshold value TH 2 second is the threshold of a virtual slip amount SL 2 for temporarily stopping the diagnosis, the second virtual slip amount SL 2 of broad peaks at a position where the second virtual slip amount SL 2 is increased By appropriately setting the value of, for example, if the second virtual slip amount SL 2 is equal to or higher than the stop threshold TH 2 when the measured slip amount occurs even in the normal state of SCR5, the first virtual slip amount SL 1 Even if the permission threshold is TH 1 or higher, the increase in the measured slip amount is not an increase due to an abnormality in SCR5 (that is, it is not abnormal because slip occurs even in a normal SCR5), and the diagnosis is temporarily stopped. can do.

診断部24は、実測スリップ量と仮想スリップ量とに基づいて、SCR5の異常の有無の診断を行う。診断部24は、例えば、第1仮想スリップ量SLが上述の許可閾値TH以上である場合に、SCR5の異常の有無の診断を実行する。診断部24は、例えば、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であって、且つ、第2仮想スリップ量SLが上述の停止閾値TH以上である場合に、SCR5の異常の有無の診断を一時的に停止してもよい。 The diagnosis unit 24 diagnoses the presence or absence of an abnormality in SCR5 based on the measured slip amount and the virtual slip amount. For example, when the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the above-mentioned permission threshold TH 1 , the diagnosis unit 24 diagnoses the presence or absence of an abnormality in the SCR 5. For example, when the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 and the second virtual slip amount SL 2 is equal to or higher than the stop threshold TH 2 described above, the diagnostic unit 24 determines that the SCR 5 is abnormal. The presence or absence diagnosis may be temporarily stopped.

診断部24は、SCR5の異常の有無の診断を実行する場合(例えば、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であって、且つ、第2仮想スリップ量SLが上述の停止閾値TH未満である場合)、NHの実測スリップ量と所定の異常判定閾値とを比較し、例えば実測スリップ量が異常判定閾値以上である場合に、SCR5が異常であると診断する。診断部24は、SCR5の異常の有無の診断を実行する場合、例えば実測スリップ量が異常判定閾値以上である状態が一定時間継続した場合に、SCR5が異常であると診断してもよい。 When the diagnosis unit 24 executes the diagnosis of the presence or absence of abnormality in SCR5 (for example, the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 and the second virtual slip amount SL 2 is the stop threshold value described above. (When TH 2 or less), the measured slip amount of NH 3 is compared with a predetermined abnormality determination threshold value, and for example, when the measured slip amount is equal to or more than the abnormality determination threshold value, SCR 5 is diagnosed as abnormal. The diagnosis unit 24 may diagnose the SCR5 as abnormal when executing the diagnosis of the presence or absence of the abnormality of the SCR5, for example, when the measured slip amount is equal to or more than the abnormality determination threshold value for a certain period of time.

[ECUによる処理]
次に、ECU20による処理の一例について、図6を参照して説明する。図6は、ECU20による還元触媒診断処理を例示するフローチャートである。還元触媒の異常診断装置10のECU20は、ディーゼルエンジン1の暖機後などの一定条件下の運転中(例えば車両の走行中)において、図6に示される還元触媒診断処理を繰り返し実行する。
[Processing by ECU]
Next, an example of processing by the ECU 20 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a flowchart illustrating the reduction catalyst diagnosis process by the ECU 20. The ECU 20 of the reduction catalyst abnormality diagnosis device 10 repeatedly executes the reduction catalyst diagnosis process shown in FIG. 6 during operation under certain conditions (for example, while the vehicle is running) such as after warming up the diesel engine 1.

図6に示されるように、ECU20は、S01において、エンジン状態取得部21により、上流NOx濃度の取得を行う。ECU20は、S02において、添加量取得部22により、添加弁6による尿素水の添加量の取得を行う。ECU20は、S03において、NHセンサ15により、NHの実測スリップ量の検出を行う。 As shown in FIG. 6, the ECU 20 acquires the upstream NOx concentration by the engine state acquisition unit 21 in S01. In S02, the ECU 20 acquires the addition amount of urea water by the addition valve 6 by the addition amount acquisition unit 22. The ECU 20 detects the measured slip amount of NH 3 by the NH 3 sensor 15 in S03.

ECU20は、S04において、仮想スリップ量算出部23により、第1モデルを用いて第1仮想スリップ量SLの算出を行う。ECU20は、S05において、診断部24により、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であるか否かの判定を行う。 In S04, the ECU 20 calculates the first virtual slip amount SL 1 by using the virtual slip amount calculation unit 23 using the first model. In S05, the ECU 20 determines whether or not the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 by the diagnosis unit 24.

第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であると診断部24により判定された場合(S05:YES)、ECU20は、S06において、仮想スリップ量算出部23により、第2モデルを用いて第2仮想スリップ量SLの算出を行う。ECU20は、S07において、診断部24により、第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH未満であるか否かの判定を行う。第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH未満であると診断部24により判定された場合(S07:YES)、ECU20は、S08において、SCR5の異常の有無の診断を実行する。その後、ECU20は、図6の処理を終了する。 When the diagnosis unit 24 determines that the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 (S05: YES), the ECU 20 uses the second model by the virtual slip amount calculation unit 23 in S06. The second virtual slip amount SL 2 is calculated. In S07, the ECU 20 determines whether or not the second virtual slip amount SL 2 is less than the stop threshold TH 2 by the diagnosis unit 24. When the diagnosis unit 24 determines that the second virtual slip amount SL 2 is less than the stop threshold value TH 2 (S07: YES), the ECU 20 executes a diagnosis of the presence or absence of an abnormality in the SCR 5 in S08. After that, the ECU 20 ends the process shown in FIG.

一方、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH未満であると診断部24により判定された場合(S05:NO)、ECU20は、診断部24によるSCR5の異常の有無の診断を実行することなく、図6の処理を終了する。 On the other hand, when the diagnosis unit 24 determines that the first virtual slip amount SL 1 is less than the permission threshold TH 1 (S05: NO), the ECU 20 executes the diagnosis of the presence or absence of the abnormality of the SCR 5 by the diagnosis unit 24. No, the process of FIG. 6 ends.

また、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であると診断部24により判定された場合であって第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH以上であると診断部24により判定された場合(S05:YES且つS07:NO)、ECU20は、診断部24によるSCR5の異常の有無の診断を一時的に停止するとして、図6の処理を終了する。 Further, when the diagnosis unit 24 determines that the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 , the diagnosis unit 24 determines that the second virtual slip amount SL 2 is equal to or higher than the stop threshold TH 2. If this is the case (S05: YES and S07: NO), the ECU 20 temporarily stops the diagnosis of the presence or absence of the abnormality of the SCR 5 by the diagnosis unit 24, and ends the process of FIG.

[作用及び効果]
以上説明したように、還元触媒の異常診断装置10では、第1仮想スリップ量SLが所定の許可閾値TH以上である場合に、診断部24により診断が実行される。第1仮想スリップ量SLは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも遅延立上り型とされた物理モデルである第1モデルを用いて算出されている。よって、例えばSCR5の異常状態において実測スリップ量が立ち上がるときに、診断の実行可否を判定するための第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上となっていれば、SCR5が異常と診断され得る程度まで実測スリップ量がすでに増加しているものと想定することができる。その結果、SCR5の異常の誤診断の回避を図ることができる。
[Action and effect]
As described above, in the reduction catalyst abnormality diagnosis device 10, when the first virtual slip amount SL 1 is equal to or higher than the predetermined permission threshold TH 1 , the diagnosis unit 24 executes the diagnosis. The first virtual slip amount SL 1 is calculated by using the first model, which is a physical model that is a delayed rising type, as compared with the case where the physical model corresponding to the abnormal state of the SCR 5 is used by design. Thus, for example, when the actual slip amount rises in an abnormal state of SCR5, if the first virtual slip amount SL 1 for determining executability of diagnosis becomes permitted threshold TH 1 or more, SCR5 is diagnosed as abnormal It can be assumed that the measured slip amount has already increased to the extent that it can be obtained. As a result, it is possible to avoid erroneous diagnosis of the abnormality of SCR5.

還元触媒の異常診断装置10では、第1モデルは、同一の添加量変化入力に対する仮想スリップ量のインパルス応答波形の比較において、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりもピークが高く且つ半値幅が小さいインパルス応答波形となるような物理モデルである。これにより、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも第1仮想スリップ量SLの立ち上がりが遅くなると共に、遅れて立ち上がった後のピークが高くなるようなシャープなピーク特性とすることができる。よって、遅延立上り型として好適な第1モデルを用いることができる。 In the reduction catalyst abnormality diagnostic apparatus 10, the first model has a peak in comparison of the impulse response waveforms of the virtual slip amount for the same addition amount change input as compared with the case of using the physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 by design. It is a physical model that produces an impulse response waveform that is high and has a small half-value width. As a result, the rise of the first virtual slip amount SL 1 is slower than when a physical model corresponding to the abnormal state of SCR 5 is used by design, and the peak characteristic after the rise is delayed is sharpened. can do. Therefore, a first model suitable for the delayed rising type can be used.

還元触媒の異常診断装置10では、第1モデルは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、触媒段数が多い物理モデルである。これにより、触媒段数の増加分に応じて、第1仮想スリップ量SLの立ち上がりを遅らせることができる。 In the reduction catalyst abnormality diagnostic apparatus 10, the first model is a physical model having a larger number of catalyst stages than the physical model that corresponds to the abnormal state of the SCR 5 in design. As a result, the rise of the first virtual slip amount SL 1 can be delayed according to the increase in the number of catalyst stages.

還元触媒の異常診断装置10では、第1モデルは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、NHスリップ速度が大きい物理モデルである。これにより、NHスリップ速度の増加分に応じて、遅らせた立ち上がり後の第1仮想スリップ量SLを増加させ易くなる。 In the abnormality diagnostic device 10 of the reduction catalyst, the first model, than the physical model corresponding to the design to the abnormal state of SCR5, NH 3 slip speed is greater physical model. As a result, it becomes easy to increase the first virtual slip amount SL 1 after the delayed rise according to the increase in the NH 3 slip speed.

還元触媒の異常診断装置10では、仮想スリップ量算出部23は、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも早期立上り型とされた物理モデルである第2モデルを用いて、診断部24による診断を一時停止させるための仮想スリップ量である第2仮想スリップ量SLを算出し、診断部24は、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であって、且つ、第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH以上である場合に、診断を一時的に停止する。これにより、第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH以上である場合に、診断部24により診断が一時的に停止される。第2仮想スリップ量SLは、SCR5の正常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも早期立上り型とされた物理モデルである第2モデルを用いて算出されている。よって、例えばSCR5の正常状態においても実測スリップ量が発生するときに、診断を一時停止させるための第2仮想スリップ量SLが停止閾値TH以上となっていれば、第1仮想スリップ量SLが許可閾値TH以上であったとしても、当該実測スリップ量の増加はSCR5の異常に起因する増加ではないとして診断を一時的に停止することができる。その結果、SCR5の異常の誤診断の回避を、より精度良く図ることができる。 In the reduction catalyst abnormality diagnosis device 10, the virtual slip amount calculation unit 23 uses the second model, which is a physical model that rises earlier than the case where the physical model corresponding to the normal state of the SCR 5 in design is used. The second virtual slip amount SL 2 , which is the virtual slip amount for suspending the diagnosis by the diagnosis unit 24, is calculated, and the diagnosis unit 24 calculates the first virtual slip amount SL 1 of which is equal to or higher than the permission threshold TH 1. , When the second virtual slip amount SL 2 is equal to or higher than the stop threshold TH 2 , the diagnosis is temporarily stopped. As a result, when the second virtual slip amount SL 2 is equal to or higher than the stop threshold value TH 2 , the diagnosis unit 24 temporarily stops the diagnosis. The second virtual slip amount SL 2 is calculated by using a second model, which is a physical model that rises earlier than when a physical model that corresponds to the normal state of SCR 5 by design is used. Therefore, for example, when the measured slip amount occurs even in the normal state of SCR5, if the second virtual slip amount SL 2 for suspending the diagnosis is equal to or higher than the stop threshold TH 2 , the first virtual slip amount SL Even if 1 is equal to or higher than the permission threshold TH 1 , the diagnosis can be temporarily stopped because the increase in the measured slip amount is not an increase due to an abnormality in SCR5. As a result, it is possible to avoid the false diagnosis of the abnormality of SCR5 more accurately.

[変形例]
以上、本発明に係る実施形態について説明したが、本発明は、上述した実施形態に限られるものではない。
[Modification example]
Although the embodiments according to the present invention have been described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments.

上記実施形態では、第1モデルは、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルよりも、触媒段数が多い物理モデルとされ、NHスリップ速度が大きい物理モデルとされたが、これに限定されない。また、第1モデルは、同一の添加量変化入力に対する仮想スリップ量のインパルス応答波形の比較において、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりもピークが高く且つ半値幅が小さいインパルス応答波形となるような物理モデルであったが、これに限定されない。要は、第1モデルが、SCR5の異常状態に設計上相当する物理モデルを用いる場合よりも遅延立上り型とされた物理モデルとなるものであれば、上述とは別の物理モデルパラメータ設定を用いて第1モデルとしてもよい。 In the above embodiment, the first model, than the physical model corresponding to the design to the abnormal state of SCR5, is a catalyst stages many physical model, although NH 3 slip speed is greater physical model, but not limited to .. Further, in the comparison of the impulse response waveforms of the virtual slip amount for the same addition amount change input, the first model has an impulse with a higher peak and a smaller half-value width than when a physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 is used. The physical model was such that it became a response waveform, but it is not limited to this. In short, if the first model is a physical model that is delayed rising compared to the case where the physical model corresponding to the abnormal state of SCR5 is used by design, a physical model parameter setting different from the above is used. It may be used as the first model.

上記実施形態では、NOx量として上流NOx濃度を例示したが、NOx量は、SCR5の上流の排気ガスに含まれるNOxの質量流量、質量等、種々の物理量であってもよい。 In the above embodiment, the upstream NOx concentration is exemplified as the NOx amount, but the NOx amount may be various physical quantities such as the mass flow rate and mass of NOx contained in the exhaust gas upstream of the SCR5.

上記実施形態では、NH量としてNH濃度を例示したが、NH量は、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNHの質量流量、質量等、種々の物理量であってもよい。 The above embodiment has exemplified the NH 3 concentration as NH 3 amount, NH 3 amount is the mass flow rate of the NH 3 contained in the downstream of the exhaust gas SCR5, mass or the like, may be of various physical quantities.

上記実施形態では、実測スリップ量及び仮想スリップ量として、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNH量の実測値及び仮想値を例示したが、実測スリップ量及び仮想スリップ量は、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNOx量の実測値及び仮想値であってもよい。つまり、SCR5からのNOxのスリップ量に着目して、SCR5の異常の有無の診断を行ってもよい。この場合、実測スリップ量検出部は、NHセンサ15に代えて、例えば、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNOx量の実測値を検出するNOxセンサであってもよい。仮想スリップ量算出部23は、NHの仮想スリップ量に代えて、少なくとも上流NOx量及び添加量を入力とするSCR5の物理モデルを用いて、SCR5の下流の排気ガスに含まれるNOx量の仮想値(NOxの仮想スリップ量)を算出してもよい。また、診断部24は、NHの実測スリップ量に代えて、例えばNOxの実測スリップ量に基づいて、SCR5の異常の有無の診断を行ってもよい。 In the above embodiment, the actual slip amount and the virtual slip has been described by way of measured values and the virtual value of the amount of NH 3 contained in the downstream of the exhaust gas SCR5, measured slip amount and the virtual amount of slip, the downstream SCR5 It may be an actually measured value or a virtual value of the amount of NOx contained in the exhaust gas. That is, the presence or absence of an abnormality in SCR5 may be diagnosed by paying attention to the amount of NOx slip from SCR5. In this case, the measured slip amount detecting unit may be, for example, a NOx sensor that detects the measured value of the NOx amount contained in the exhaust gas downstream of the SCR5, instead of the NH 3 sensor 15. Virtual slip amount calculation section 23, instead of the virtual slip amount of NH 3, at least the upstream NOx amount and the amount using SCR5 physical model as input, virtual NOx amount contained in the downstream of the exhaust gas SCR5 The value (virtual slip amount of NOx) may be calculated. Further, the diagnosis unit 24 may diagnose the presence or absence of an abnormality in SCR5 based on, for example, the measured slip amount of NOx instead of the measured slip amount of NH 3 .

診断部24は、第1仮想スリップ量が許可閾値以上であって、且つ、第2仮想スリップ量が停止閾値以上である場合に、診断を一時的に停止したが、例えば、第1仮想スリップ量が許可閾値以上ではなくとも、第2仮想スリップ量が停止閾値以上であれば、診断を実行しないようにしてもよい。この場合、図6においてS06及びS07の処理が、S04とS05との間に行われてもよい。 The diagnosis unit 24 temporarily stopped the diagnosis when the first virtual slip amount was equal to or higher than the permission threshold value and the second virtual slip amount was equal to or higher than the stop threshold value. For example, the first virtual slip amount was temporarily stopped. However, if the second virtual slip amount is equal to or greater than the stop threshold value, the diagnosis may not be executed. In this case, the processing of S06 and S07 in FIG. 6 may be performed between S04 and S05.

仮想スリップ量算出部23は、必ずしも、第2モデルを用いて第2仮想スリップ量を算出しなくてもよい。診断部24は、必ずしも、第1仮想スリップ量が許可閾値以上であって、且つ、第2仮想スリップ量が停止閾値以上である場合に、診断を一時的に停止しなくてもよい。 The virtual slip amount calculation unit 23 does not necessarily have to calculate the second virtual slip amount using the second model. The diagnosis unit 24 does not necessarily have to temporarily stop the diagnosis when the first virtual slip amount is equal to or more than the permission threshold value and the second virtual slip amount is equal to or more than the stop threshold value.

上記実施形態では、内燃機関として4気筒直列型エンジンのディーゼルエンジン1を例示したが、内燃機関は、これに限定されない。 In the above embodiment, the diesel engine 1 of a 4-cylinder in-line engine is exemplified as the internal combustion engine, but the internal combustion engine is not limited to this.

3…排気通路、5…SCR(選択還元触媒、還元触媒)、6…添加弁、10…還元触媒の異常診断装置、14…NOxセンサ(上流NOx量取得部)、15…NHセンサ(実測スリップ量検出部)、22…添加量取得部、23…仮想スリップ量算出部、24…診断部。 3 ... Exhaust passage, 5 ... SCR (selective reduction catalyst, reduction catalyst), 6 ... Addition valve, 10 ... Reduction catalyst abnormality diagnostic device, 14 ... NOx sensor (upstream NOx amount acquisition unit), 15 ... NH 3 sensor (actual measurement) Slip amount detection unit), 22 ... Addition amount acquisition unit, 23 ... Virtual slip amount calculation unit, 24 ... Diagnosis unit.

Claims (5)

内燃機関の排気通路に設けられた還元触媒と、
前記還元触媒の上流に設けられ、尿素水を添加する添加弁と、
前記還元触媒の上流の排気ガスに含まれるNOx量である上流NOx量を取得する上流NOx量取得部と、
前記上流NOx量に基づいて、前記尿素水の添加量を取得する添加量取得部と、
前記還元触媒の下流の排気ガスに含まれるNOx量又はNH量の実測値である実測スリップ量を検出する実測スリップ量検出部と、
少なくとも前記上流NOx量及び前記添加量を入力とする前記還元触媒の物理モデルを用いて、前記還元触媒の下流の排気ガスに含まれるNOx量又はNH量の仮想値である仮想スリップ量を算出する仮想スリップ量算出部と、
前記実測スリップ量と前記仮想スリップ量とに基づいて、前記還元触媒の異常の有無の診断を行う診断部と、
を備え、
前記仮想スリップ量算出部は、前記還元触媒の異常状態に設計上相当する前記物理モデルを用いる場合よりも遅延立上り型とされた前記物理モデルである第1モデルを用いて、前記診断部による前記診断の実行可否を判定するための前記仮想スリップ量である第1仮想スリップ量を算出し、
前記診断部は、前記第1仮想スリップ量が所定の許可閾値以上である場合に、前記診断を実行する、還元触媒の異常診断装置。
The reduction catalyst provided in the exhaust passage of the internal combustion engine and
An addition valve provided upstream of the reduction catalyst to add urea water,
An upstream NOx amount acquisition unit that acquires an upstream NOx amount, which is the amount of NOx contained in the exhaust gas upstream of the reduction catalyst,
An addition amount acquisition unit that acquires the addition amount of the urea water based on the upstream NOx amount,
Wherein the measured slip amount detecting section for detecting the actual slip amount is a measured value of the NOx amount or NH 3 amount contained in the downstream of the exhaust gas of the reduction catalyst,
At least using the physical model of the reduction catalyst that receives the upstream NOx amount and the amount, calculated virtual slip amount is a virtual value of the NOx amount or NH 3 amount contained in the exhaust gas downstream of the reduction catalyst Virtual slip amount calculation unit and
A diagnostic unit that diagnoses the presence or absence of an abnormality in the reduction catalyst based on the measured slip amount and the virtual slip amount.
With
The virtual slip amount calculation unit is described by the diagnostic unit using the first model, which is the physical model that is delayed from the case of using the physical model that corresponds to the abnormal state of the reduction catalyst in design. The first virtual slip amount, which is the virtual slip amount for determining whether or not the diagnosis can be executed, is calculated.
The diagnosis unit is an abnormality diagnosis device for a reduction catalyst that executes the diagnosis when the first virtual slip amount is equal to or higher than a predetermined permission threshold value.
前記第1モデルは、同一の前記入力に対する前記仮想スリップ量のインパルス応答波形の比較において、前記還元触媒の異常状態に設計上相当する前記物理モデルを用いる場合よりもピークが高く且つ半値幅が小さい前記インパルス応答波形となるような前記物理モデルである、請求項1に記載の還元触媒の異常診断装置。 In the comparison of the impulse response waveforms of the virtual slip amount with respect to the same input, the first model has a higher peak and a smaller half-value width than the case of using the physical model corresponding to the abnormal state of the reduction catalyst by design. The abnormality diagnostic apparatus for a reduction catalyst according to claim 1, which is the physical model that produces the impulse response waveform. 前記第1モデルの触媒段数は、前記還元触媒の異常状態に設計上相当する前記物理モデルよりも多い、請求項1又は2に記載の還元触媒の異常診断装置。 The abnormality diagnostic apparatus for a reduction catalyst according to claim 1 or 2, wherein the number of catalyst stages of the first model is larger than that of the physical model corresponding to the abnormal state of the reduction catalyst in design. 前記第1モデルの前記仮想スリップ量のスリップ速度は、前記還元触媒の異常状態に設計上相当する前記物理モデルよりも大きい、請求項3に記載の還元触媒の異常診断装置。 The abnormality diagnostic apparatus for a reduction catalyst according to claim 3, wherein the slip speed of the virtual slip amount of the first model is larger than that of the physical model which corresponds to the abnormality state of the reduction catalyst in design. 前記仮想スリップ量算出部は、前記還元触媒の正常状態に設計上相当する前記物理モデルを用いる場合よりも早期立上り型とされた前記物理モデルである第2モデルを用いて、前記診断部による前記診断を一時停止させるための前記仮想スリップ量である第2仮想スリップ量を算出し、
前記診断部は、前記第1仮想スリップ量が前記許可閾値以上であって、且つ、前記第2仮想スリップ量が所定の停止閾値以上である場合に、前記診断を一時的に停止する、請求項1〜4の何れか一項に記載の還元触媒の異常診断装置。
The virtual slip amount calculation unit uses a second model, which is a physical model that rises earlier than the case where the physical model corresponding to the normal state of the reduction catalyst in design is used, and is described by the diagnostic unit. The second virtual slip amount, which is the virtual slip amount for suspending the diagnosis, is calculated.
The diagnosis unit temporarily stops the diagnosis when the first virtual slip amount is equal to or higher than the permission threshold value and the second virtual slip amount is equal to or higher than a predetermined stop threshold value. The abnormality diagnostic apparatus for a reduction catalyst according to any one of 1 to 4.
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